炭黑对丁苯橡胶耐热氧和紫外老化性能的影响.pdf

加工?应用
合成橡胶业,2009-01-15,32(1
CH NA SYNTHETE RUBB ER NDUSIR
炭黑对丁橡胶耐热氧和紫外老化性能的影响
刘宏敏杨其,冯彦龙,刘小林
(四川人学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室,四川成都610065
摘要:研究了填充不同量炭黑对」苯橡胶耐热氧和紫外老化性能的影响,测试了各试样的交联密度
及物理机械性能,并用扫描电镜观察了其表面形貌。结果表明,丁苯橡胶在热氧老化川始时内部发生了
以交联为主的反应,表面氧化缓慢;而在紫外老化开始时表面的变化较人,在老化过程中交联密度出现
峰;热氧和紫外老化120h后,橡胶的硬度增加,表面变得致密,使拠氧和紫外线侵入至橡胶内部变得
?难,尔A使度等物理机械性能的变化趋势减缓;炭黑填充暈人于20份分质早)时SSR的耐紫外老化
性能得到改善,老化360h后物埋机械性能保持率仍然较高,这足因为炭黑对紫外线有很好的屏蔽作
用,而炭黑对SBR耐热氧老化性能的影啊却相反
关键词:丁苯橡胶;炭黑;热氧老化;紫外老化;交联密度;物理机械性能
中图分类号:TQ3331文献标识码:B文章编号:1000~1255(2009)01-(0053-05
丁本橡胶(SBR)的质量稳定,综合性能较好,1.2主要设备及仪器
但山」其分子中存在碳碳双键,因此其耐老化性
SK-160B型双锟筒开炼机,上海橡胶机械
能较差,在使用中通常通过共混“和加入防老厂牛产;XLB-D400400型平板硫化机,青尚业
剂?的方法加以改善。炭黑作为传统的纳米填东橡胶集团有限公司生产;微机控制电子万能试
料,在橡胶增强领域的地位是难以取代的?。炭验机,深圳瑞格尔仪器有限公司生产;JSM-5900
黑木身具有屏蔽光的作用?,也能够改善橡胶耐LV型扣描电镜(SE),H本JBOL公可生产;紫
老化性能。饶秋华等?曾研究了普通硫化体系外老化箱,用华星电光公司生产的镓灯自制;DB
下SBR的填充炭黑与其热空气老化性能之问的210SC型电热恒温鼓风十燥箱,成都天宇试验设
相关性,本工作则通过对比填充不同量炭黑的
有限公司生产。
S9R随老化时间延长时各种性能的变化趋势,分1.3试样制备工艺及条件
析不同老化时间下炭黑对SBR硫化胶耐热氧老
按常规工艺制备试样。硫化温度为155℃
化和紫外老化性能的影响。
时间为12min;热氧老化温度为100℃C;紫外光波
长为200~780m,峰值为420m,辐照强度为
实验部分
300 uw/c
1.1原材料及基本配方
1.4分析与测试
SBR,牌号为SSR1500,中国石油兰州石化公
交联密度根据橡胶的动力学理论计算
产品:炭黑(HAF),云南天然橡胶产业股份有尔A硬度按GB/T531-199试;拉仲强度和
限公司产品:氧化铲,青岛中建化工原料有限公司扯断仲长率按GB/T528-1998测试,拉仲速率
氵品:硬脂酸,天津市广成化学试剂有限公司
500 mm /m in,温度21C
品;硫黄和促进剂CZ,河南鹤壁联炅化工有限公
收稿目期:2007-11-05修订目期:2008-11-12
基本配方为SBR100份(质量,下同),氧化
作者简介:刘宏敏(1981-),女,硕上:研究小
基金项目:国家自然科学基重点资助项目(5053080);贵州
锌5份,硬脂酸1.5份,碗貫1.5份,促进剂CZ
省重点技术创新项口(061008)。
1.5份,炭黑变量。
通讯联系人。
7O1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Alrightsreservedhttp:/www.nki.net
合成橡胶工业
2结果与讨论
,并逐渐失去弹性。老化60h后这种变化趋势
2.1炭黑对SBR热氧老化性能的影响
减缓。经过360h的热氧老化,纯SBR的邵尔A
2.1.1交联密度
硬度提高了23%左右,加入炭黑SR的邵尔A
从图1可以看出,SBR的交联密度在热氧老硬度都提高了30%以上,这可能是老化过程中的
化60h后最人,其内部发生了以交联为主的反交联过多,橡胶表而强度提高.弹性和韧性下降
,之后交联密度又下降。随着老化时间的延长,所致。
填充炭黑试样的交联密度也在增加。老化120h2.1.3拉伸强度
后,除了加入30份和40份黑的SBR外,交联
炭黑的加入使SBR的拉仲强度明显提高。
份炭黑的SBR的交联密度仍增加较快。这说員然在热氧老化过科中出Jj交联密度的丹高,拉
伸强度也应该升高,但是巾于老化后表面产生空
在热氧老化过程中,SBR的降解和交联作用共存
隙及四当不平等缺陷,拉仰强度随着热氧老化时
且以交联作用为主。加入炭黑后交联作用更加问的延长反而减小。出图3可以看出,除了加入
明显,山丁炭黑的表而基团(如配基、基等)为20份炭黑的SBR外,其他试样在热氧老化始
其交联提供了更多的活化基团,使其硫化胶内部
的交联结构发生了变化。
120h前,拉伸强度急剧下降,120h后変化较小。
热氧老化360h后,纯SR拉强度的保持率在
55%左石,加入10份和20份炭黑的保持率提高
到709%以上。加入10份炭黑的SBR拉伸强度的
反弹提高叮能是因为表面致密炇交联密度提高
EEE4L
后,表面缺陷的作用相对减小所致;间加入30份
120
和40份炭黑的SBR的拉仲强度保持率却在52%
利150%左右,与纯SBR相比略有下降,这可能是
20030
加入黑较多、表面氧化过快、混合不匀的原?所
造成的
SBR/carbon black(mass ratio): 1-100/0; -100/10
100/20;V-100/30;-100/40
ig I Changes of retention of crosslink ing density
OI b lends with dillerenl carbon black amount al
ミ100
diflerent hot air aging tme
60
2.1.2邵尔A硬度
从图2叮以看出,随着热氧老化时间的延长
100200300400
各试样的邵尔A硬度也不断增大,其表面变得致
140
Symbols are the sume as in Tig
F ig 3 Changcs of tention of tensile strcngth
of blends w ith different cabon black amount
dinlcrent hot air aging
100200300400
2.1.4扯断伸长率
从图4可以看出,试样的扯断伸长率在热氧
老化开始斤ド降明显,120h斤下降趋势减缓。
Symbols are the same as in Fig 1
Fig 2 Changes of retention of Shore A hardness
与拉仲强度类似的这利先快后慢的下降现象,可
of blends with different carbon black amount
能是因为老化后橡胶表面硬化,从提高了其抗